波浪对海洋表层Ekman流和上层混合的影响研究

发布时间：2022-11-03 23:28

　　海洋上混合层是动量输送、热量输送和水气输送非常活跃的区域，对气候变化、环境污染和生物过程等有十分重要的作用，研究波浪对海洋上混合层动力学过程的影响有重要意义。 首先，本文分别采用推广到高频范围内的DP谱（Paskyabi等，2012）（记为EDP谱）和Combi谱研究了高频表面波对Stokes漂流的影响，结果表明高频波对Stokes漂流海表处速度大小的影响较明显，但对Stokes输送的影响很小。然后利用EDP谱、Hasselmann等（1988）和Komen等（1994）（记为HK）中的风输入与波耗散表达式和Combi谱、Tsagareli等（2010）和Babanin等（2010）（记为TB）中的风输入与波耗散表达式分别研究了高频表面波对定常Ekman流解的影响，结果发现前一组表达式计算的流速大小在海表处变化明显，而后者对其影响不大，并将两组表达式计算的解与观测数据作比较，可以看出前者的计算结果不接近观测，而后者的结果接近观测，但高频波的影响很小，几乎可以忽略。 鉴于两组表达式计算的高频表面波对定常Ekman流影响的结论不一致，本文紧接着比较了EDP谱与Combi谱的... 

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究意义
        1.1.1 波浪对 Ekman 层的影响
        1.1.2 波浪对海洋上层混合的影响
    1.2 研究现状
    1.3 本文的主要工作
第2章 高频表面波对定常Ekman流解的影响
    2.1 定常 Ekman 方程的解
        2.1.1 涡粘系数不依赖于水深
        2.1.2 涡粘系数随深度线性变化
    2.2 谱和风输入与波耗散表达式
        2.2.1 EDP 谱+HK 中的风输入与波耗散表达式
            2.2.1.1 EDP 谱
            2.2.1.2 HK 中的风输入与波耗散表达式
        2.2.2 Combi 谱+TB 中的风输入与波耗散表达式
            2.2.2.1 Combi 谱
            2.2.2.2 TB 中的风输入与波耗散表达式
    2.3 高频波对 Stokes 漂流的影响
        2.3.1 EDP 谱
        2.3.2 Combi 谱
    2.4 高频波对定常 Ekman 流解的影响
        2.4.1 EDP 谱+HK 中的风输入与波耗散表达式
            2.4.1.1 涡粘系数不依赖于水深
            2.4.1.2 涡粘系数随深度线性变化
        2.4.2 Combi 谱+TB 中的风输入与波耗散表达式
            2.4.2.1 涡粘系数不依赖于水深
            2.4.2.2 涡粘系数随深度线性变化
    2.5 与已有观测结果的比较
        2.5.1 EDP 谱+HK 中的风输入与波耗散表达式
        2.5.2 Combi 谱+TB 中的风输入与波耗散表达式
    2.6 EDP 谱和 Combi 谱的比较
    2.7 本章小结
第3章 风输入与波耗散表达式对定常Ekman流解的影响
    3.1 定常 Ekman 方程的 KPP 涡粘解
    3.2 HK 和 TB 中的风输入与波耗散表达式的比较
        3.2.1 HK 中的风输入与波耗散表达式
        3.2.2 TB 中的风输入与波耗散表达式
        3.2.3 二者的比较
    3.3 风输入与波耗散表达式对定常 Ekman 流解的影响
        3.3.1 风输入与波耗散表达式对线性涡粘解的影响
        3.3.2 风输入与波耗散表达式对 KPP 涡粘解的影响
    3.4 与已有观测结果的比较
    3.5 本章小结
第4章 几种不同的 Av对波浪修正 Ekman 流解的影响
    4.1 定常 Ekman 方程的解析解表达式
        4.1.1 常数涡粘解
        4.1.2 线性涡粘解
        4.1.3 KPP 涡粘解
    4.2 非定常 Ekman 方程的数值解
        4.2.1 LI_MY2.5 模式
        4.2.2 TB 中的风输入与波耗散表达式修正的 LI_MY2.5 模式
        4.2.3 模式稳定性的验证
    4.3 与已有观测结果的比较
    4.4 本章小结
第5章 MY2.5阶湍封闭模式的理论修正与理想实验
    5.1 平均场方程的推导
    5.2 湍流相关方程的推导
    5.3 闭合假设
    5.4 波浪修正的 MY2.5 阶湍封闭模式
    5.5 边界层估计：波浪修正的 MY2.5 阶湍封闭模式
        5.5.1 平均场方程
        5.5.2 湍流相关的方程
        5.5.3 动量通量和热通量的参数化方案
    5.6 混合长方程的推导
    5.7 理想实验
        5.7.1 实验（1）：表层无热通量输入
        5.7.2 实验（2）：表层有 300W/m2热量输入
        5.7.3 实验（3）：表层有-300W/m2热量输入
    5.8 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 对今后工作的展望
参考文献
作者简历
文章目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]The role of surface waves in the ocean mixed layer[J]. QIAO Fangli1,YANG Yongzeng1,XIA Changshui1,YUAN Yeli1 1.First Institute of Oceanography,State Oceanic Administration,Qingdao 266061,China.  Acta Oceanologica Sinica. 2008(03)
[2]Effect of Stokes drift on upper ocean mixing[J]. LI Shuang1, 2 , SONG Jinbao1, SUN Qun1 1.Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China 2. Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China.  Acta Oceanologica Sinica. 2008(02)
[3]海浪破碎对海洋上混合层中湍能量收支的影响[J]. 孙群,管长龙,宋金宝.  海洋与湖沼. 2006(01)
[4]风浪充分发展下海面阻力系数的数值研究[J]. 张子范,李家春.  力学学报. 1997(04)



本文编号：3700824